SE503644C2 - Ways to determine the content of organic material in effluents from pulp and paper mills - Google Patents
Ways to determine the content of organic material in effluents from pulp and paper millsInfo
- Publication number
- SE503644C2 SE503644C2 SE9403520A SE9403520A SE503644C2 SE 503644 C2 SE503644 C2 SE 503644C2 SE 9403520 A SE9403520 A SE 9403520A SE 9403520 A SE9403520 A SE 9403520A SE 503644 C2 SE503644 C2 SE 503644C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- effluent
- paper
- pulp
- value
- spectral information
- Prior art date
Links
- 239000011368 organic material Substances 0.000 title description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 64
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 32
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 13
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 12
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 10
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims description 7
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 6
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 claims description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000007430 reference method Methods 0.000 claims description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012569 chemometric method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 abstract 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 27
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 17
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 238000000513 principal component analysis Methods 0.000 description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 6
- 238000012628 principal component regression Methods 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 5
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000000491 multivariate analysis Methods 0.000 description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 3
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 3
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 3
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 229920001131 Pulp (paper) Polymers 0.000 description 2
- 238000012630 chemometric algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 2
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 238000010200 validation analysis Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011481 absorbance measurement Methods 0.000 description 1
- -1 antifoams Substances 0.000 description 1
- 235000013405 beer Nutrition 0.000 description 1
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000002790 cross-validation Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 description 1
- 230000008571 general function Effects 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 description 1
- 238000010238 partial least squares regression Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 238000000985 reflectance spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000002455 scale inhibitor Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001392 ultraviolet--visible--near infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/34—Paper
- G01N33/343—Paper pulp
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
- D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
- D21C9/10—Bleaching ; Apparatus therefor
- D21C9/1026—Other features in bleaching processes
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/1806—Biological oxygen demand [BOD] or chemical oxygen demand [COD]
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/1826—Organic contamination in water
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Pathology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Paper (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Description
sus 644 _ 2 Den blekta massan kännetecknas t.ex. av resterande lignininne- håll mätt som kappatalet; papprets vithet mätt som ISO-90 eller liknande parametrar; papprets styrka mätt som viskosi- tet, rivindex, dragindex eller sprängindex. sus 644 _ 2 The bleached pulp is characterized e.g. of residual lignin content measured as kappa number; paper whiteness measured as ISO-90 or similar parameters; the strength of the paper measured as viscosity, tear index, tensile index or burst index.
Mätningen av kappatalet i vattenfasen är ett relativt grovt mått på reduktionen i ligninhalt efter varje steg. Enligt “the Technical Association of Pulp and Paper Industries (TAPPI)" speglar kappatalet den relativa hårdheten, blekbarheten eller graden av delignifiering. Kappatalet definieras som graden av konsumtion av kaliumpermanganat (TAPPI Standardmetod T 236 cm- 85). En annan, mycket liknande och standardiserad metod är SCAN-C 1:77.The measurement of the kappa number in the aqueous phase is a relatively rough measure of the reduction in lignin content after each step. According to the Technical Association of Pulp and Paper Industries (TAPPI) "the kappa number reflects the relative hardness, bleachability or degree of delignification. The kappa number is defined as the degree of consumption of potassium permanganate (TAPPI Standard Method T 236 cm-85). Another, very similar and standardized method is SCAN-C 1:77.
Viskositeten är en surrogatparameter som estimerar massans styrka och användes ofta istället för den långsammare bestäm- ningen av papprets styrka genom rivindex, dragindex och sprängindex.Viscosity is a surrogate parameter that estimates the strength of the pulp and is often used instead of the slower determination of the strength of the paper through tear index, tensile index and burst index.
En annan viktig kvalitetsparameter är vitheten eller ljusheten hos massan och pappret, som i allmänhet mätes som ISO-90.Another important quality parameter is the whiteness or lightness of the pulp and paper, which is generally measured as ISO-90.
Inflytandet av miljön pà effluenter från massa- och pappers- bruk bedöms ofta genom parametrar som estimerar den organiska halten. Sådana parametrar är kemisk syreförbrukning (COD), biologisk syreförbrukning (BOD 5, BOD 7 och BOD 28), det totala innehållet organiskt material (TOC), effluentens färg, adsorberbara organohalogener (AOX), suspenderat organiskt material och tvättförluster, de senare uttryckta som COD eller natriumsulfat.The impact of the environment on effluents from pulp and paper mills is often assessed through parameters that estimate the organic content. Such parameters are chemical oxygen demand (COD), biological oxygen demand (BOD 5, BOD 7 and BOD 28), the total content of organic matter (TOC), the color of the effluent, adsorbable organohalogens (AOX), suspended organic matter and washing losses, the latter being expressed as COD or sodium sulfate.
En väsentlig olägenhet med de enligt teknikens ståndpunkt kända metoderna för kontroll av effektiviteten i blekprocessen är fördröjningen mellan provtagningen av effluenten från blekningsanläggningen och bestämningen av kappatalet.A significant disadvantage with the methods known in the prior art for checking the efficiency of the bleaching process is the delay between the sampling of the effluent from the bleaching plant and the determination of the kappa number.
Denna fördröjning kan medföra väsentliga kvalitetsförluster * - 503 644 3 eftersom de ändamålsenliga mätningarna försenas onödigtvis. En annan olägenhet med metoderna enligt kända teknik är att karaktäristiken och fördelningen av detta kemiskt mycket komplexa organiska material inte beskrives särskilt väl genom dessa enkla metoder. Det är uppenbart att det finns ett defi- nitivt behov av mera ändamålsenliga och relevanta metoder för att karaktärisera kvaliteten i massan och det organiska mate- rialet i massafabrikeffluenter. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att ge en lösning på de ovannämnda och liknande problem genom att tillhandahålla en metod som möjliggör konti- nuerlig kontroll av massafabrikeffluenter under massa- och pappersbruksprocessen. Detta syfte uppnås med den kombinerade användningen av spektrometriska och kemometriska tekniker.This delay can lead to significant quality losses * - 503 644 3 because the appropriate measurements are unnecessarily delayed. Another disadvantage of the prior art methods is that the characteristics and distribution of this chemically very complex organic material are not well described by these simple methods. It is obvious that there is a definite need for more appropriate and relevant methods for characterizing the quality of the pulp and the organic material in pulp mill effluents. The object of the present invention is to provide a solution to the above-mentioned and similar problems by providing a method which enables continuous control of pulp mill effluents during the pulp and paper milling process. This object is achieved with the combined use of spectrometric and chemometric techniques.
Enligt uppfinningen underkastas den vattenhaltiga effluenten spektrometrisk analys. Det vattenlösliga organiska materialet utgör ett flerkomponentsystem eller ett system med hög grad av bakgrundsstörningar som i hög grad komplicerar problemet med spektrometrisk analys.According to the invention, the aqueous effluent is subjected to spectrometric analysis. The water-soluble organic material constitutes a multi-component system or a system with a high degree of background disturbance which greatly complicates the problem of spectrometric analysis.
Användningen av multivariat dataanalys vid karaktäriseringen av multikomponentsystem är för närvarande ett område under ut- veckling. Generellt tillämpade pà området kemi och speciellt området analytisk kemi benämnes dessa statistiska metoder även kemometriska metoder och bildar disciplinen kemometri. Tekni- ken för kemometri beskrives närmare i S.D. Brown, "Chemomet- rics", Anal. Chem. 62, 84R-10lR (1990), som genom referens i sin helhet införlivas häri.The use of multivariate data analysis in the characterization of multicomponent systems is currently an area under development. Generally applied in the field of chemistry and especially the field of analytical chemistry, these statistical methods are also called chemometric methods and form the discipline of chemometry. The technique of chemometry is described in more detail in S.D. Brown, "Chemometrics", Anal. Chem. 62, 84R-10lR (1990), which is incorporated herein by reference in its entirety.
Brown et al visar i US-patentet 5 121 337 (1990) en metod som baseras på multivariat data-analys för att korrigera spektral- data med data beroende pá den spektrala mätningsprocessen i sig själv och bedömning av okända egenskaper och/eller kompo- sitionsdata hos ett prov med användning av en sådan metod.Brown et al. In U.S. Patent 5,121,337 (1990) disclose a method based on multivariate data analysis for correcting spectral data with data depending on the spectral measurement process itself and judging unknown properties and / or composition data. in a sample using such a method.
Richardson et al beskriver i US 5 242 602 (1992) en metod för samtidig analys av koncentrationen av "performance indicators“ so: 644 _ 4 i vattensystem genom bestämning av ett absorbans- eller emis- sions-spektrum i ett vàglängdsområde av 200 till 2500 nm och tillämpning av kemometriska algoritmer på absorbans- eller emissions-spektrumet. Nämnda “performance indicators" väljes bland beläggnings-(scale)-inhibitorer, korrosionsinhibitorer, smörjmedel, metallupparbetningsfluider, pH-reglerande medel, dispergeringsmedel, antiskummedel, kelatkomplexbildande medel, biocider, anti-klibbmedel och utfällningsmedel. Koncentratio- nerna av "performance indicators" bestämda genom kemiska algoritmer jämföres med fördefinierade områden för respektive “performance indicators“.Richardson et al describe in US 5,242,602 (1992) a method for simultaneous analysis of the concentration of "performance indicators" so: 644 - 4 in water systems by determining an absorbance or emission spectrum in a wavelength range of 200 to 2500 nm and application of chemometric algorithms to the absorbance or emission spectrum The said performance indicators are selected from scale inhibitors, corrosion inhibitors, lubricants, metalworking fluids, pH adjusting agents, dispersants, antifoams, chelating agents, biocides, tackifiers and precipitants. The concentrations of "performance indicators" determined by chemical algorithms are compared with predefined areas for the respective "performance indicators".
Emellertid har kombinationen av samtidig mätning av flera våglängder i ett vätskeprov och tillämpning av kemometriska tekniker tidigare beskrivits och användes som generell teknik.However, the combination of simultaneous measurement of multiple wavelengths in a fluid sample and application of chemometric techniques has been previously described and used as a general technique.
Exempelvis diskuterar Hewlett-Packard, ett kommersiellt bolag, som framställer kemiska-analytiska instrument, vikten av kemometriska metoder för multikomponentanalys med användning av multivåglängdspektroskopi i sin broschyr "The diode-array advantage in UV/Visible spectroscop“ (Hewlett-Packard Co., publikation nr. 12-5954-8912, 1988).For example, Hewlett-Packard, a commercial company that manufactures chemical analytical instruments, discusses the importance of chemometric methods for multicomponent analysis using multi-wavelength spectroscopy in its brochure "The diode-array advantage in UV / Visible spectroscopes" (Hewlett-Packard Co., publication). No. 12-5954-8912, 1988).
Inte någon av de ovannämnda författarna föreslår emellertid hur man skall lösa problemet med kvalitativa och kvantitativ bestämningar av de olika parametrar som hänför sig till massa- och pappersframställning såsom den ligninhalt som estimeras i kappatalet; de parametrar som estimerar papprets styrka, såsom viskositet, dragindex eller sprängindex; ljushet mätt som ISO- 90; eller de parametrar som estimerar den organiska halten i effluenterna, såsom kemisk syreförbrukning (COD), tvättför- luster uttryckta som COD eller natriumsulfat, den totala organiska halten (TOC); och biologisk syreförbrukning (BOD 5, BOD 7 och BOD 28); färg, suspenderat fast material, adsorber- bara organohalogener (AOX), tvättförluster uttryckta som COD eller natriumsulfat på ett sätt som tillåter kontinuerlig kontroll av dessa parametrar. Detta är emellertid ändamålet med föreliggande uppfinning, som tillhandahåller ett pålitligt * - so: 644 5 och exakt sätt att kontrollera innehållet av organiskt materi- al eller de parametrar som estimerar styrkan eller standarden hos papper genom en snabb kemisk analys kopplad med multivar- iat dataanalys med användning av kemometriska tekniker.However, none of the above authors suggests how to solve the problem of qualitative and quantitative determinations of the various parameters relating to pulp and paper production such as the lignin content estimated in the kappa number; the parameters that estimate the strength of the paper, such as viscosity, tensile index or burst index; brightness measured as ISO-90; or the parameters that estimate the organic content of the effluents, such as chemical oxygen demand (COD), washing losses expressed as COD or sodium sulphate, the total organic content (TOC); and biological oxygen demand (BOD 5, BOD 7 and BOD 28); paint, suspended solids, adsorbable organohalogens (AOX), washing losses expressed as COD or sodium sulphate in a way that allows continuous control of these parameters. However, this is the object of the present invention, which provides a reliable and accurate way to control the content of organic material or the parameters which estimate the strength or standard of paper by a rapid chemical analysis coupled with multivariate data analysis. using chemometric techniques.
Ett ändamål med uppfinningen är således att tillhandahålla en metod för bedömning av skillnaderna i kappatal i massafabrik- effluenter före och efter ett processteg genom mätning av den organiska halten i vattenfasen.An object of the invention is thus to provide a method for assessing the differences in kappa numbers in pulp mill effluents before and after a process step by measuring the organic content in the aqueous phase.
Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en metod för bestämning av skillnaderna i pappersstyrka mätt som viskositetsvärde, rivindex, dragindek eller sprängindex, före eller efter ett processteg genom mätning av den organiska halten i vattenfasen i massafabrikeffluenter. Ännu ett ändamål är bedömningen av skillnaderna i papprets vithet eller ljushet mätt som ISO-90 eller liknande parametrar före eller efter ett processteg genom mätning av den organiska halten i vattenfasen.Another object of the invention is to provide a method for determining the differences in paper strength measured as viscosity value, tear index, tensile index or burst index, before or after a process step by measuring the organic content in the aqueous phase in pulp mill effluents. Yet another object is the assessment of the differences in the whiteness or brightness of the paper measured as ISO-90 or similar parameters before or after a process step by measuring the organic content in the aqueous phase.
Uppfinningen innefattar även metoder för den omedelbara be- stämningen av kemisk syreförbrukning (COD), tvättförluster definierade som COD eller natriumsulfat, total organisk kol- halt (TOC), biologisk syreförbrukning, t.ex. BOD 5, BOD 7 och BOD 28 liksom adsorberbara organiska halogenater (AOX), sus- penderat fast material och färg i vattenfasen i massafabrik- effluenterna.The invention also includes methods for the immediate determination of chemical oxygen demand (COD), washing losses defined as COD or sodium sulphate, total organic carbon content (TOC), biological oxygen demand, e.g. BOD 5, BOD 7 and BOD 28 as well as adsorbable organic halogens (AOX), suspended solids and water-phase paint in the pulp mill effluents.
Sammanfattning av uppfinningen Ovannämnda ändamål med uppfinningen erhålles genom en metod för mätning av organiskt material i vattenfasen av effluenten från massa- och pappersbruk genom att man analyserar det ultravioletta, synliga och/eller infra-röda spektrumet av pappret/massan i processlinjen i ett vàglängdsområde från 180 nm till 2400 nm, och tillämpar kemometrisk utvärdering av spektrumet för att beräkna skillnaderna i kappatal; skillna- f» 6 derna i pappersstyrka mätt som viskositet, rivindex, dragin- dex, sprängindex eller liknande parametrar; skillnaden i papprets vithet eller ljushet mätt som ISO-90 eller liknande parametrar, före och efter ett förfarandesteg. Ytterligare ändmál är den direkta bestämningen av kemisk syreförbrukning (COD), tvättförluster uttryckta som COD eller natriumsulfat, total organisk halt (TOC), liksom biologisk syreförbrukning (BOD 5, BOD 7 och BOD 28), adsorberbara organiska halogenater (AOX), suspenderat fast material och färg.Summary of the Invention The above object of the invention is obtained by a method for measuring organic material in the aqueous phase of the effluent from pulp and paper mills by analyzing the ultraviolet, visible and / or infrared spectrum of the paper / pulp in the process line in a wavelength range from 180 nm to 2400 nm, and applies chemometric evaluation of the spectrum to calculate the differences in kappa numbers; differences in paper strength measured as viscosity, tear index, tensile index, burst index or similar parameters; the difference in the whiteness or brightness of the paper measured as ISO-90 or similar parameters, before and after a process step. Further finishes are the direct determination of chemical oxygen demand (COD), washing losses expressed as COD or sodium sulphate, total organic content (TOC), as well as biological oxygen demand (BOD 5, BOD 7 and BOD 28), adsorbable organic halogens (AOX), suspended solids material and color.
Detaljerad beskrivning av uppfinningen Enligt uppfinningen har det nu genom ett omfattande utveck- lingsarbete visats att det är möjligt att direkt och konti- nuerligt detektera absorptions- eller transmittansspektra av de ovan definierade parametrarna och speciellt kappatalet i massan och/eller COD i massafabrikseffluenten med användning av en UV/VIS-NIR-spektrometer och, genom användning av absor- bans- eller transmittans-värdena vid diskreta våglängder från dessa spektra, beräkna de ovan definierade parametrarna, speciellt kappatalet.Detailed description of the invention According to the invention, it has now been shown through extensive development work that it is possible to directly and continuously detect absorption or transmittance spectra of the parameters defined above and especially the kappa number in the pulp and / or COD in the pulp mill effluent. a UV / VIS-NIR spectrometer and, by using the absorbance or transmittance values at discrete wavelengths from these spectra, calculate the parameters defined above, in particular the kappa number.
Uttrycket massa som användes häri hänför sig inte endast till blekt massa och/eller papper utan även oblekt eller partiellt blekt mekanisk eller kemisk massa.The term pulp as used herein refers not only to bleached pulp and / or paper but also to unbleached or partially bleached mechanical or chemical pulp.
Tekniskt kan den spektrometriska analysen genomföras genom on- line-, in-line- eller at-line-detektering och kan genomföras som en kontinuerlig kontroll med användning av en on-line-, in-line eller at-line-optisk fibersond eller genom att ta individuella prov för separat analys. I båda fallen under- kastas absorptions- eller transmittans-spektra ytterligare databehandling med användning av värden från flera diskreta våglängder från varje särskilt spektrum.Technically, the spectrometric analysis can be performed by on-line, in-line or at-line detection and can be performed as a continuous check using an on-line, in-line or at-line optical fiber probe or by to take individual samples for separate analysis. In both cases, absorption or transmittance spectra are subjected to further data processing using values from several discrete wavelengths from each particular spectrum.
Den spektrala informationen estimerar en mångfald egenskaper i det organiska innehållet. Beroende på de parametrar som är av intresse korreleras relevant och selekterad spektral informa- + - ses s44å 7 tion till den specifika parametern.The spectral information estimates a variety of properties in the organic content. Depending on the parameters that are of interest, relevant and selected spectral information is correlated to the specific parameter.
Ett exempel på en sådan teknik är användningen av en anord- ning, placerad på avstånd från processen, innehållande en ljuskälla, detektor, elektroniska komponenter och andra kompo- nenter nödvändiga för att transmittera en signal genom en optisk fiber till provet, där ljuset transmitteras genom eller estimeras på eller delvis genom provet. De resulterande signa- lerna àterföres till detektorn genom en åtföljande optisk fiberkabel, och registreras.An example of such a technique is the use of a device, located at a distance from the process, containing a light source, detector, electronic components and other components necessary to transmit a signal through an optical fiber to the sample, where the light is transmitted through or estimated on or in part through the sample. The resulting signals are fed back to the detector via an accompanying optical fiber cable, and recorded.
I spektrometern överföres ljuset till en elektrisk signal som därefter överföres till en dator där spektrumet av en tidigare lagrad referensscanning kan relateras till, t.ex. subtraheras från, provspektrumet och ett referenskorrigerat spektrum beräknas.In the spectrometer, the light is transmitted to an electrical signal which is then transmitted to a computer where the spectrum of a previously stored reference scan can be related to, e.g. subtracted from, the sample spectrum and a reference-corrected spectrum are calculated.
Ett annat exempel är genom att manuellt eller automatiskt ta prov vid relevanta tidsintervall och underkasta proven analys i ett analytiskt instrument innehållande ljuskällan, detek- torn, elektroniska komponenter och andra nödvändiga komponen- ter. Absorptions- eller transmittans-spektra underkastas därefter ytterligare databehandling med användning av värden från flera diskreta våglängder från varje särskilt spektrum.Another example is by manually or automatically taking samples at relevant time intervals and subjecting the samples to analysis in an analytical instrument containing the light source, detector, electronic components and other necessary components. Absorption or transmittance spectra are then subjected to further data processing using values from several discrete wavelengths from each particular spectrum.
Man föredrar att detektorn har ett mätintervall av högst 10 nm, företrädesvis 2 nm, och allra helst 1 nm eller mindre.It is preferred that the detector have a measuring range of at most 10 nm, preferably 2 nm, and most preferably 1 nm or less.
Detektionen genomföres i UV-VIS-NIR-våglängdsområdet av 180 nm till 2400 nm.The detection is performed in the UV-VIS-NIR wavelength range of 180 nm to 2400 nm.
Detta kan genomföras med användning av ett scanninginstrument, ett diodvektorinstrument, ett Fourier-transforminstrument eller vilken som helst liknande utrustning, känd för en fack- man på området.This can be done using a scanning instrument, a diode vector instrument, a Fourier transform instrument or any similar equipment known to one skilled in the art.
En utvärdering av våglängder som innehåller absorption- eller transmission ger information relevant för analysen. Genom sus 644 - 8 tillämpning av kemometriska metoder till erhållna spektra är det därefter möjligt att ignorera våglängder som inte innehål- ler information som bidrar till den kemiska analysen även om mätningen omfattar information från hela våglängdsområdet.An evaluation of wavelengths that contain absorption or transmission provides information relevant to the analysis. Through sus 644 - 8 application of chemometric methods to obtained spectra, it is then possible to ignore wavelengths that do not contain information that contributes to the chemical analysis, even if the measurement includes information from the entire wavelength range.
Bestämningen och kontrollen av t.ex. reduktionen i kappatal hos papper i massa och/eller papper genom användning av de spektrometriska mätningarna innefattar två huvudsteg, varvid det första steget är utveckling av en kalibreringsmodell, som innefattar utveckling av referensset; databearbetning; och dataanalys, genom användningen av massa- och/eller pappers- prov med kända kappatal. Det andra huvudsteget är den spektro- metriska analysen av provet med okänt kappatal, spektraldata- bearbetning, eventuellt följd av dataanalys; och tilllämpning av kalibreringsmodellen, utvecklad i det första huvudsteget, på de data som erhållits därigenom.The determination and control of e.g. the reduction in kappa number of pulp and / or paper using the spectrometric measurements comprises two main steps, the first step being the development of a calibration model which includes the development of the reference set; data processing; and data analysis, through the use of pulp and / or paper samples with known kappa numbers. The second main step is the spectrometric analysis of the sample with unknown kappa number, spectral data processing, possibly as a result of data analysis; and applying the calibration model, developed in the first main step, to the data obtained thereby.
(I) UTVECKLING AV EN KALIBRERINGSMODELL Kappatalet mätes på traditionellt sätt (TAPPI T 236 cm-85 (1984) eller SCAN-C 1:77) för ett antal massaprover före och efter ett processteg. Skillnaden i kappatal, före och efter processteget, användes därefter vid utvecklingen av en kalib- reringsmodell vari de tre delstegen diskuterade nedan applice- ras på registrerade absorptions-, reflektans- eller emissions- spektra för nämnda prov.(I) DEVELOPMENT OF A CALIBRATION MODEL The cap number is measured in the traditional way (TAPPI T 236 cm-85 (1984) or SCAN-C 1:77) for a number of mass samples before and after a process step. The difference in kappa number, before and after the process step, was then used in the development of a calibration model in which the three sub-steps discussed below are applied to registered absorption, reflectance or emission spectra for the said sample.
(I.a) Utveckling av referensset Modell-referensset består av ett stort antal absorptions- eller transmissions-spektra från prov med känd kappatalkarak- täristik, som företrädesvis bör vara representativa för pro- duktionslinjen. Referensseten användes i den kemometriska algoritmen för att beräkna de resulterande modellparametrarna.(I.a) Development of the reference set The model reference set consists of a large number of absorption or transmission spectra from samples with known kappatal characteristics, which should preferably be representative of the production line. The reference set was used in the chemometric algorithm to calculate the resulting model parameters.
(I.b) Databearbetning För att reducera brus och justera för baslinjedrift bör spekt- rala rådata bearbetas. Denna bearbetning kan även röja gömd information,.såsom identitet med uppenbart olika spektra eller * - sus 644 9 icke-identitet av uppenbart mycket liknande spektra.(I.b) Data processing To reduce noise and adjust for baseline operation, spectral raw data should be processed. This processing can also reveal hidden information, such as identity with obviously different spectra or non-identity of obviously very similar spectra.
Dessutom uppfyllas sällan de antaganden som leder till Beers lag (som anger att för en given absorptionskoefficient och längd för en optisk väg i det absorptiva mediumet är den totala mängden absorberat ljus proportionellt mot provets molekylkoncentration) i det komplexa system som massafabrik- effluentproven utgör. Detta beror på ett antal faktorer, såsom höga koncentrationer, som ofta finns i industriella prov. En annan komplicerande faktor är ljusspridningsvariationer be- roende pà partiklar i provet.In addition, the assumptions leading to Beers' law (which states that for a given absorption coefficient and length of an optical path in the absorptive medium, the total amount of absorbed light is proportional to the sample's molecular concentration) are seldom met in the complex system of pulp mill effluent samples. This is due to a number of factors, such as high concentrations, which are often found in industrial samples. Another complicating factor is light scattering variations due to particles in the sample.
Olika teorier har utvecklats för att övervinna detta problem och den mest använda är: Kubelka-Munk-transformationen (P.Various theories have been developed to overcome this problem and the most widely used is: the Kubelka-Munk transformation (P.
Kubelka, F. Munk, Z. Tech. Physik 12, 593 (1931)), som inbe- griper absorption och spridning; och "the Multiplicative Scatter Correction" (P. Geladi, D. MacDougall, H. Martens, Appl. Spect. 39, 491-500 (1985)) där varje spektrum är "korri- gerat" i_bàde offset och lutning genom jämförelse med ett "idealt" spektrum (medelspektrum).Kubelka, F. Munk, Z. Tech. Physik 12, 593 (1931)), which involves absorption and scattering; and "the Multiplicative Scatter Correction" (P. Geladi, D. MacDougall, H. Martens, Appl. Spect. 39, 491-500 (1985)) where each spectrum is "corrected" in both offset and slope by comparison with a "ideal" spectrum (medium spectrum).
Kubelka-Munk-transformeringen är enligt ekvation l: = (l- ¿k)2 (1) Aik zR-ik vari Rik är den skenbara absorbansen vid våglängden k. Aik är den transformerade absorbansen vid våglängden k och indexet i visar tillgängliga provspektra.The Kubelka-Munk transformation is according to equation 1: = (l- ¿k) 2 (1) Aik zR-ik where Rik is the apparent absorbance at wavelength k. Aik is the transformed absorbance at wavelength k and the index i shows available sample spectra.
"The Multiplicative Scatter Correction" (MSC) är enligt ekva- tion 2: (2) sus 64-4 _. 10 vari Aik, Rik, i och k har samma betydelse som ovan, âi är minsta kvadratberäkningen av interceptparametern och bi är minsta kvadratberäkningen av lutningsparametern."The Multiplicative Scatter Correction" (MSC) is according to Equation 2: (2) sus 64-4 _. Wherein Aik, Rik, i and k have the same meaning as above, âi is the least squares calculation of the intercept parameter and bi is the least squares calculation of the slope parameter.
Ett annat sätt för linearisering av spektrala data är använd- ningen av derivata, t.ex. upp till en derivata av fjärde graden (A. Savitzky, M.J.E. Golay, Anal. Chem. 36, 1627-1639 (1964)). Spektrumets derivata resulterar i ett transformerat spektrum, bestående endast av de relativa förändringarna mellan de närliggande våglängderna och det har visat sig att toppintensiteterna av deriverade spektra tycks bli mera lineä- ra med koncentrationen (T.C. O'Haver, T. Begley, Anal. Chem. 53, 1876 (1981)).Another way of linearizing spectral data is the use of derivatives, e.g. up to a fourth degree derivative (A. Savitzky, M.J.E. Golay, Anal. Chem. 36, 1627-1639 (1964)). The derivatives of the spectrum result in a transformed spectrum, consisting only of the relative changes between the adjacent wavelengths and it has been shown that the peak intensities of the derived spectra appear to be more linear with the concentration (TC O'Haver, T. Begley, Anal. Chem. 53, 1876 (1981)).
Linearisering kan även åstadkommas genom användning av Fouri- rer-transformationen eller genom användning av "the Standard Normal Variate Transformation" som beskrives av R.J. Barnes, M.S. Dhanoa och S.J. Lister i Appl. Spektrosc., volym 43, nummer 5, sid. 772-777 (1989).Linearization can also be accomplished using the Fourierer transform or using the Standard Normal Variate Transformation described by R.J. Barnes, M.S. Dhanoa and S.J. Lists in Appl. Spectrosc., Volume 43, number 5, p. 772-777 (1989).
(I.c) Data-analys Data-analys med användning av kemometriska tekniker tillåter därefter utvecklingen av kalibreringsmodellen. Det finns flera kemometriska tekniker som kan användas, såsom principalkompo- nentanalys (PCA), "partial least square regression" (PLS), principalkomponent-regression (PCR), multilineär regressions- analys (MLR) och diskriminant-analys. Den föredragna kemomet- riska tekniken enligt uppfinningen är PLS-metoden.(I.c) Data analysis Data analysis using chemometric techniques then allows the development of the calibration model. There are several chemometric techniques that can be used, such as principal component analysis (PCA), partial least square regression (PLS), principal component regression (PCR), multilinear regression analysis (MLR) and discriminant analysis. The preferred chemometric technique of the invention is the PLC method.
(I.c.1) Princigalkomponent-analys (PCA) Genom PCA reduceras en uppsättning korrelerade variabler till ett färre antal icke-korrelerade variabler. Denna transforma- tion består av en rotation av koordinatsystemet, som resulte- rar i centreringen av information på ett färre antal axlar än i det ursprungliga koordinatsystemet. Härigenom behandlas variabler som är högt korrelerade till varandra som en enda enhet. Med användning av PCA är det således möjligt att få en 3 ~ 505 644 ll mindre uppsättning icke-korrelerade variabler som fortfarande representerar det mesta av informationen som fanns närvarande i den ursprungliga uppsättningen av variabler men som är mycket lättare att använda i modeller. I allmänhet ger 2 till 15 principalkomponenter 85 till 98 % av variansen av vari- ablerna.(I.c.1) Principal Component Analysis (PCA) PCA reduces a set of correlated variables to a smaller number of uncorrelated variables. This transformation consists of a rotation of the coordinate system, which results in the centering of information on a smaller number of axes than in the original coordinate system. This treats variables that are highly correlated with each other as a single unit. Thus, with the use of PCA, it is possible to obtain a 3 ~ 505,644 ll smaller set of uncorrelated variables which still represents most of the information present in the original set of variables but which is much easier to use in models. In general, 2 to 15 principal components give 85 to 98% of the variance of the variables.
(I.c.2) Partial least square regression (PLS) PLS är en modellering och beräkningsmetod genom vilken kvanti- tativa förhàllanden kan etableras mellan block av variabler, t.ex. ett block av deskriptordata (spektrum) för en serie prov och ett block av responsdata mätta på dessa prov. Genom det kvantitativa förhållandet mellan blocken är det möjligt att få spektraldata för ett nytt prov till deskriptorblocket och göra predikteringar av de förväntade svaren. En stor fördel med metoden är att resultaten kan utvärderas grafiskt genom olika kurvor. I de flesta fall är visuell tolkning av kurvan till- räcklig för att få en bra förståelse av olika förhållanden mellan variablerna. Metoden baseras på projektioner, liknande PCA. PLS-metoden beskrives detaljerat i Carlsson R., Design and optimization in organic synthesis, B.G.M. Vandeginste, O.M. Kvalheim, utg., Data handling in science and technology, (Elsevier, 1992), vol. 8.(I.c.2) Partial least square regression (PLS) PLS is a modeling and calculation method by which quantitative relationships can be established between blocks of variables, e.g. a block of descriptor data (spectrum) for a series of samples and a block of response data measured on these samples. Due to the quantitative relationship between the blocks, it is possible to obtain spectral data for a new sample for the descriptor block and make predictions of the expected answers. A major advantage of the method is that the results can be evaluated graphically through different curves. In most cases, a visual interpretation of the curve is sufficient to gain a good understanding of the different relationships between the variables. The method is based on projections, similar to PCA. The PLC method is described in detail in Carlsson R., Design and optimization in organic synthesis, B.G.M. Vandeginste, O.M. Kvalheim, ed., Data handling in science and technology, (Elsevier, 1992), vol. 8.
(I.c.3) Principalkomponent-regression (PCR) PCR är nära relaterad till PCA och PLS. Såsom i PLS projiceras varje objekt i deskriptorblocket på en rymd med färre dimen- sioner än den ursprungliga, vilket resulterar i att informa- tionen kan karaktäriseras med s.k. "scores" och "loadings".(I.c.3) Principle Component Regression (PCR) PCR is closely related to PCA and PLC. As in PLC, each object in the descriptor block is projected onto a space with fewer dimensions than the original, which results in the information being able to be characterized with so-called "scores" and "loadings".
Via ett regressionsförfarande modelleras responsmatrisen mot den spektrala informationen, uttryckt som "scores". Denna kan användas för att prediktera okända prov. Samma modellstatistik som i PLS och PCA kan användas för att Validera modellen.Via a regression procedure, the response matrix is modeled against the spectral information, expressed as "scores". This can be used to predict unknown samples. The same model statistics as in PLC and PCA can be used to validate the model.
För en utmärkt handledning i PCA, PLS och PCR se P. Geladi et al i "Partial Least-Squares Regression: A Tutorial" i Anal.For an excellent tutorial on PCA, PLC and PCR, see P. Geladi et al in "Partial Least-Squares Regression: A Tutorial" in Anal.
Chim. Acta, 185, l-32 (1986), vilken i sin helhet införlivas sus 644 - 12 häri genom referens.Chim. Acta, 185, l-32 (1986), which is incorporated by reference in its entirety sus 644 - 12 herein by reference.
(I.c.4) Multilineär regressions-analys §MLR) Genom MLR definieras det bäst passande planet för kappatalet som en funktion av spektrumet med användning av minsta kva- drat-metoden för att definiera varje gränslinje av planet.(I.c.4) Multilinear regression analysis §MLR) MLR defines the best fit plane for the kappa number as a function of the spectrum using the least squares method to define each boundary line of the plane.
Detta plan användas därefter för att känna igen och tilldela ett predikterat värde för ett okänt kappatal. Denna teknik begränsas generellt till relativt "rena" system där det inte finns någon signifikant mängd av matrisinterferenser och i motsats till PLS erfordrar det fler objekt än variabler.This plan is then used to recognize and assign a predicted value for an unknown kappa number. This technique is generally limited to relatively "pure" systems where there is no significant amount of matrix interference and unlike PLC it requires more objects than variables.
(I.c.5) Diskriminant-analys Detta är en metod varigenom, genom användning av spektraldata, värdena för de kända kappatalen grupperas i olika kluster, separerade av lineära bestämningsgränser. Genom sitt spektrum kan ett prov med okänt kappatal matchas mot ett kluster och kappatalet kan tilldelas ett värde, t.ex. klustrets medelvär- de. Detta är en mycket användbar teknik för kvalitetsscreening men erfordrar en mycket större databas för att få statistiskt signifikanta resultat.(I.c.5) Discriminant analysis This is a method whereby, by using spectral data, the values of the known kappa numbers are grouped into different clusters, separated by linear determination limits. Through its spectrum, a sample with unknown kappa number can be matched against a cluster and the kappa number can be assigned a value, e.g. the mean of the cluster. This is a very useful technology for quality screening but requires a much larger database to get statistically significant results.
(II) BESTÃMNING AV ORGANISKT MATERIAL GENOM APPLIKATION AV KALIBRERINGSMODELLEN Så snart en kalibreringsmodell har utvecklats kan bestämningen av det okända kappatalet ske genom att registrera absorptions- eller transmissions-spektrumet i enlighet med (I.a) från massafabrikseffluenten med okänt kappatal; bearbetning av därigenom erhållna spektral-rådata enligt (I.b); valfritt utförande av data-analys på bearbetade spektraldata enligt (I.c); och tillämpning av den utvecklade kalibreringsmodellen pà därigenom erhållna data.(II) DETERMINATION OF ORGANIC MATERIAL BY APPLICATION OF THE CALIBRATION MODEL Once a calibration model has been developed, the unknown kappa number can be determined by recording the absorption or transmission spectrum in accordance with (I.a) from the pulp mill effluent with unknown kappa; processing of thereby obtained spectral raw data according to (I.b); optionally performing data analysis on processed spectral data according to (I.c); and application of the developed calibration model to the data thus obtained.
Uppfinningen kommer nu att åskådliggöras med ett exempel. å - sus 644 13 EXEMPEL Multiváglängdspektroskopi, genomförd pà effluenter från mas- sablekning, följd av linearisering av spektraldata och multi- variat databestämning (PLS algoritm) användes för att bestämma reduktionen i kappatal före och efter blekning. Den organiska halten uttryckes som kappatalsreduktion mellan tvâ bleknings- steg.The invention will now be illustrated by an example. å - sus 644 13 EXAMPLES Multi-wavelength spectroscopy, performed on effluents from mass bleaching, followed by linearization of spectral data and multivariate data determination (PLS algorithm) was used to determine the reduction in kappa number before and after bleaching. The organic content is expressed as kappa number reduction between two bleaching steps.
UTVECKLING AV EN KALIBRERINGSMODELL (A) Utveckling av referensset BBQ! Referensproven bestod av totalt 55 effluenter från kemisk blekningsmassa från olika ställen i blekningssekvensen och därigenom med olika pH- och COD-nivåer. Proven hade behandlats i olika blekningssekvenser och kappatalet bestämdes för varje prov med användning av TAPPI standardmetod T 236 cm-85.DEVELOPMENT OF A CALIBRATION MODEL (A) Development of the reference set BBQ! The reference samples consisted of a total of 55 effluents from chemical bleaching compound from different places in the bleaching sequence and thereby with different pH and COD levels. The samples had been treated in different bleaching sequences and the kappa number was determined for each sample using TAPPI standard method T 236 cm-85.
UV-ABSORBANSMÄTNINGAR UV-mätningarna erhölls med användning av en "Spectra Focus® Optical Scanning Detector" (Spectra-Physics), utrustad med ett fused silika-kapillär med en inre diameter av 0,53 mm som flöde genom cellen. Mätningarna gjordes direkt på kapillären på vilket en 10 mm öppning hade erhållits genom att bränna bort polymerbeläggningen. Proven pumpades genom kapillären med hjälp av en peristaltisk pump (Gilson Minipuls 2) vid en hastighet av 2,4 ml min'1. Ett spektralt arbetsområde mellan 200 nm och 360 nm, i jämna intervall om 2 nm, användes och gav 81 mätningar vid olika våglängd. Fyra mätningar gjordes på varje prov och deras medelspektrum beräknades och användes i ytterligare utvärderingar. Erhàllna absorbansdata överfördes till en IBM PS-2 7386 dator utrustad med AutolaU® Software (Spectra-Physics).UV ABSORBANCE MEASUREMENTS The UV measurements were obtained using a "Spectra Focus® Optical Scanning Detector" (Spectra-Physics), equipped with a fused silica capillary with an inner diameter of 0.53 mm as flow through the cell. The measurements were made directly on the capillary on which a 10 mm opening had been obtained by burning off the polymer coating. The samples were pumped through the capillary using a peristaltic pump (Gilson Minipulse 2) at a rate of 2.4 ml min'1. A spectral working range between 200 nm and 360 nm, in even intervals of 2 nm, was used and gave 81 measurements at different wavelengths. Four measurements were made on each sample and their mean spectrum was calculated and used in further evaluations. The obtained absorbance data was transferred to an IBM PS-2 7386 computer equipped with AutolaU® Software (Spectra-Physics).
(B) Databearbetning Hela den spektrala datamatrisen användes för modellering, vilket resulterande i 81 spektralpunkter. sus 644 - 14 LINEARISERINGSTRANSFORMATION Två lineariseringsfunktioner användes, dvs. andraderivatan och MSC av det ursprungliga spektrat. Modeller byggdes på både den ursprungliga datamatrisen liksom på den transformerade.(B) Data processing The entire spectral data matrix was used for modeling, resulting in 81 spectral points. sus 644 - 14 LINEARIZATION TRANSFORMATION Two linearization functions were used, ie. the second derivative and the MSC of the original spectrum. Models were built on both the original data matrix and the transformed one.
(C) Dataanalys Den kommersiellt tillgängliga mjukvaran MATLAB V 4.0 användes för numeriska beräkningar. PLS-algoritmen användes för model- lering av förhållandet mellan spektra och deskriptorer som en generell funktion i den kommersiellt tillgängliga "Chemomet- rics Toolbox" baserad pà NIPALS algoritm (H. Wold, P. Krish- naiah, Multivariate Analysis, 391 (1966)). Metoden för etable- ring av de signifikanta antalet PLS-komponenter var krossvali- dering (S. Wold, Technometrics 20, 397-405 (1978)) (Jack- knifing) varvid ett prov utelämnades. Detta förfarande upp- repades på ett iterativt sätt, varvid vartannat prov uteläm- nades så att varje predikterat värde var baserat på en modell i vilken det predikterade värdet inte fanns närvarande. Kappa- talsvärdena medelcentrerades och skalades till enhetsvarians innan modelleringen (autoscaling eller z-transform) och åter- skalades innan modellutvärderingen.(C) Data analysis The commercially available software MATLAB V 4.0 was used for numerical calculations. The PLS algorithm was used to model the relationship between spectra and descriptors as a general function in the commercially available "Chemometrics Toolbox" based on the NIPALS algorithm (H. Wold, P. Krishnaiah, Multivariate Analysis, 391 (1966) ). The method for establishing the significant number of PLC components was crush validation (S. Wold, Technometrics 20, 397-405 (1978)) (Jackknifing) whereby a sample was omitted. This procedure was repeated in an iterative manner, omitting every other sample so that each predicted value was based on a model in which the predicted value was not present. The capital values were centered and scaled to unit variance before modeling (autoscaling or z-transform) and rescaled before model evaluation.
RESULTAT .RESULTS.
De uppmätta mot de modellerade värdena på reduktionen i kappa- tal är plottade i fig. 1. Såsom framgår är deviationen från det teoretiska värdet, representerad i figuren som en rak linje, minimal.The measured against the modeled values of the reduction in kappa number are plotted in Fig. 1. As can be seen, the deviation from the theoretical value, represented in the figure as a straight line, is minimal.
I fig. 1 är värdena, beräknade från referensmetoden, plottade mot värdena beräknade genom modellen (predikterade värden).In Fig. 1, the values, calculated from the reference method, are plotted against the values calculated by the model (predicted values).
Figuren visar prediktionen av kappatalet med användning av en PLS-modell med 7 principalkomponenter. Data-förbehandling var multiplikativ spridningskorrektion och medelcentrering. Den obrutna linjen visar lutning 1,0, den streckade linjen passa- des till linjär regression, medan de prickade linjerna visar konfidensgränsen vid 95 % signifikant nivå (SEP = Standard error of prediction: RMSECV = Root mean squared error of cross * - sus 644 15 Validation; MSECV = Mean squared error of cross Validation; INTER = intercept; K = slope; rA2 = the square of the correla- tion coefficient for the fitted dashed line).The figure shows the prediction of the kappa number using a PLC model with 7 principal components. Data pretreatment was multiplicative scatter correction and mean centering. The solid line shows slope 1.0, the dashed line was adjusted to linear regression, while the dotted lines show the confidence limit at 95% significant level (SEP = Standard error of prediction: RMSECV = Root mean squared error of cross * - sus 644 15 Validation; MSECV = Mean squared error of cross Validation; INTER = intercept; K = slope; rA2 = the square of the correlation coefficient for the fitted dashed line).
Idealiskt bör linjens lutning (k) och dess korrelationskoeffi- cient (r2), liksom R2Y(cum) och Q2(cum) vara så nära l som möjligt, medan intercepten bör vara så nära O som möjligt. Med hänsyn till de erhållna värdena är det möjligt att realisera mycket bra valitet och modellprecision.Ideally, the slope of the line (k) and its correlation coefficient (r2), as well as R2Y (cum) and Q2 (cum) should be as close to l as possible, while the intercept should be as close to 0 as possible. With regard to the values obtained, it is possible to realize very good quality and model precision.
Fördelen med den nya metoden att kontrollera den organiska halten i papper eller pappersmasseeffluent med användning av kemometri, bör således vara uppenbar. En mångfald prov från olika massafabriker och produktionsförfaranden kan analyseras med användning av samma kalibreringsset. Uppfinningen till- handaháller således en metod varigenom kontrollen av kvalite- ten på massan och den organiska halten i effluenter från produktionsprocessen vid massa- och pappersbruk kan ske på mycket snabbt och exakt sätt pà vilken som helst typ av massa och papper.The advantage of the new method of controlling the organic content of paper or pulp effluent using chemometry should therefore be obvious. A variety of samples from different pulp mills and production processes can be analyzed using the same calibration set. The invention thus provides a method whereby the control of the quality of the pulp and the organic content of effluents from the production process in pulp and paper mills can take place in a very fast and precise manner on any type of pulp and paper.
Claims (14)
Priority Applications (12)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9403520A SE503644C2 (en) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | Ways to determine the content of organic material in effluents from pulp and paper mills |
AU38419/95A AU3841995A (en) | 1994-10-14 | 1995-10-10 | A method of determining the organic content in pulp and paper mill effluents |
DE69514673T DE69514673D1 (en) | 1994-10-14 | 1995-10-10 | METHOD FOR DETERMINING ORGANIC COMPONENTS IN PAPER MATERIALS AND THE WASTE WATER FROM PAPER MACHINES |
PT95936485T PT786082E (en) | 1994-10-14 | 1995-10-10 | METHOD FOR DETERMINING THE ORGANIC CONTENT IN EFFLUENTS OF PULP AND PAPER MANUFACTURERS |
US08/817,359 US5842150A (en) | 1994-10-14 | 1995-10-10 | Method of determing the organic content in pulp and paper mill effulents |
AT95936485T ATE189062T1 (en) | 1994-10-14 | 1995-10-10 | METHOD FOR DETERMINING ORGANIC COMPONENTS IN PAPER MATERIALS AND WASTE WATER FROM PAPER MACHINES |
PCT/EP1995/004030 WO1996012183A1 (en) | 1994-10-14 | 1995-10-10 | A method of determining the organic content in pulp and paper mill effluents |
CA002202165A CA2202165C (en) | 1994-10-14 | 1995-10-10 | A method of determining the organic content in pulp and paper mill effluents |
EP95936485A EP0786082B1 (en) | 1994-10-14 | 1995-10-10 | A method of determining the organic content in pulp and paper mill effluents |
ZA958667A ZA958667B (en) | 1994-10-14 | 1995-10-13 | A method of determining the organic content in pulp and paper mill effluents |
NO19971620A NO317398B1 (en) | 1994-10-14 | 1997-04-09 | Process for determining organic content in effluents from pulp and paper mills |
FI971475A FI117770B (en) | 1994-10-14 | 1997-04-09 | Method for determining the content of organic materials in the emissions from pulp and paper mills |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9403520A SE503644C2 (en) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | Ways to determine the content of organic material in effluents from pulp and paper mills |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE9403520D0 SE9403520D0 (en) | 1994-10-14 |
SE9403520L SE9403520L (en) | 1996-04-15 |
SE503644C2 true SE503644C2 (en) | 1996-07-22 |
Family
ID=20395622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE9403520A SE503644C2 (en) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | Ways to determine the content of organic material in effluents from pulp and paper mills |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5842150A (en) |
EP (1) | EP0786082B1 (en) |
AT (1) | ATE189062T1 (en) |
AU (1) | AU3841995A (en) |
CA (1) | CA2202165C (en) |
DE (1) | DE69514673D1 (en) |
FI (1) | FI117770B (en) |
NO (1) | NO317398B1 (en) |
PT (1) | PT786082E (en) |
SE (1) | SE503644C2 (en) |
WO (1) | WO1996012183A1 (en) |
ZA (1) | ZA958667B (en) |
Families Citing this family (47)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19653479C1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-09-03 | Siemens Ag | Process and device for process control and process optimization when bleaching fibrous materials |
PT949905E (en) * | 1996-12-20 | 2001-12-28 | Alza Corp | DELAYED EFFECT INJECTABLE GEL COMPOSITION AND PROCESS FOR THEIR PREPARATION |
DE19653530C1 (en) * | 1996-12-20 | 1998-07-23 | Siemens Ag | Process and device for process control and process optimization in the production of pulp |
US6023065A (en) | 1997-03-10 | 2000-02-08 | Alberta Research Council | Method and apparatus for monitoring and controlling characteristics of process effluents |
US6710871B1 (en) * | 1997-06-09 | 2004-03-23 | Guava Technologies, Inc. | Method and apparatus for detecting microparticles in fluid samples |
US6474354B2 (en) * | 1997-09-18 | 2002-11-05 | Alberta Research Council Inc. | On-line sensor for colloidal substances |
US6114699A (en) * | 1997-11-26 | 2000-09-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture | Prediction of total dietary fiber in cereal products using near-infrared reflectance spectroscopy |
US6273994B1 (en) * | 1998-01-30 | 2001-08-14 | Iogen Corporation | Method and device for measuring bleach requirement, bleachability, and effectivenss of hemicellulase enzyme treatment of pulp |
CA2333184C (en) * | 1998-06-01 | 2013-11-26 | Weyerhaeuser Company | Methods for classification of somatic embryos |
US20040224301A1 (en) * | 1998-06-01 | 2004-11-11 | Weyerhaeuser Company | Methods for classification of somatic embryos |
DE19850825C2 (en) * | 1998-11-04 | 2001-05-23 | Siemens Ag | Method and device for measuring the quality properties of paper and / or cardboard on running material webs |
US6647343B1 (en) * | 1999-04-29 | 2003-11-11 | Agilent Technologies, Inc. | Temporal profile analysis of mass data in a mass sensor system |
CA2392292C (en) * | 1999-12-23 | 2005-09-27 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Determination of kappa number in chemical pulps by raman spectrometry |
US6551451B2 (en) | 1999-12-23 | 2003-04-22 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Method for determining liquid content in chemical pulps using ramen spectrometry |
US20030211974A1 (en) * | 2000-03-21 | 2003-11-13 | Brodbeck Kevin J. | Gel composition and methods |
EP1297320B1 (en) | 2000-06-27 | 2008-02-27 | Alberta Research Council | Multiple pathlength spectrophotometer |
US6744500B2 (en) | 2001-10-23 | 2004-06-01 | Stora Enso North America Corporation | Identification of material inclusions in pulp and paper using Raman spectroscopy |
US20040111274A1 (en) * | 2002-01-14 | 2004-06-10 | Tak Industrial Corporation | System and method for deploying a virtual laboratory environment for a business |
US7068817B2 (en) * | 2002-11-07 | 2006-06-27 | Mcmaster University | Method for on-line machine vision measurement, monitoring and control of product features during on-line manufacturing processes |
US7228658B2 (en) * | 2003-08-27 | 2007-06-12 | Weyerhaeuser Company | Method of attaching an end seal to manufactured seeds |
US8691575B2 (en) * | 2003-09-30 | 2014-04-08 | Weyerhaeuser Nr Company | General method of classifying plant embryos using a generalized Lorenz-Bayes classifier |
JP4377197B2 (en) * | 2003-10-22 | 2009-12-02 | 株式会社タニタ | Residual chlorine meter |
US7555865B2 (en) * | 2003-11-25 | 2009-07-07 | Weyerhaeuser Nr Company | Method and system of manufacturing artificial seed coats |
US20050108929A1 (en) * | 2003-11-25 | 2005-05-26 | Edwin Hirahara | Method and system for creating manufactured seeds |
CA2486289C (en) | 2003-11-25 | 2008-01-08 | Weyerhaeuser Company | Combination end seal and restraint |
US20050108935A1 (en) * | 2003-11-25 | 2005-05-26 | Edwin Hirahara | Method and system of manufacturing artificial seed coats |
CA2484533C (en) * | 2003-11-25 | 2008-12-02 | Weyerhaeuser Company | Systems and method of embryo delivery for manufactured seeds |
CA2486311C (en) | 2003-11-26 | 2008-08-12 | Weyerhaeuser Company | Vacuum pick-up device with mechanically assisted release |
US7356965B2 (en) * | 2003-12-11 | 2008-04-15 | Weyerhaeuser Co. | Multi-embryo manufactured seed |
US7591287B2 (en) * | 2003-12-18 | 2009-09-22 | Weyerhaeuser Nr Company | System and method for filling a seedcoat with a liquid to a selected level |
US7568309B2 (en) * | 2004-06-30 | 2009-08-04 | Weyerhaeuser Nr Company | Method and system for producing manufactured seeds |
WO2006007683A1 (en) * | 2004-07-21 | 2006-01-26 | Tembec Industries Inc. | Method and apparatus for deriving information from liquor obtained in the course of a wood digestion reaction |
US20060064930A1 (en) * | 2004-09-27 | 2006-03-30 | Carlson William C | Manufactured seed having a live end seal coating |
CA2518166C (en) * | 2004-09-27 | 2012-02-21 | Weyerhaeuser Company | Manufactured seed having a live end seal |
JP4375202B2 (en) * | 2004-11-05 | 2009-12-02 | 株式会社島津製作所 | COD measurement method and apparatus. |
US7547488B2 (en) * | 2004-12-15 | 2009-06-16 | Weyerhaeuser Nr Company | Oriented strand board panel having improved strand alignment and a method for making the same |
US7654037B2 (en) * | 2005-06-30 | 2010-02-02 | Weyerhaeuser Nr Company | Method to improve plant somatic embryo germination from manufactured seed |
US7663757B2 (en) * | 2006-09-27 | 2010-02-16 | Alberta Research Council Inc. | Apparatus and method for obtaining a reflectance property indication of a sample |
DE102006050202B4 (en) * | 2006-10-06 | 2008-10-23 | J & M Analytische Mess- Und Regeltechnik Gmbh | Method for linearizing scattered light measurements |
CN101329252B (en) * | 2007-06-18 | 2010-09-08 | 北京安控科技股份有限公司 | Method for detecting chemical oxygen demand |
US8744775B2 (en) * | 2007-12-28 | 2014-06-03 | Weyerhaeuser Nr Company | Methods for classification of somatic embryos comprising hyperspectral line imaging |
SE537725C2 (en) * | 2013-04-02 | 2015-10-06 | Btg Instr Ab | Method for determining properties of heterogeneous media |
US10450700B2 (en) | 2014-12-12 | 2019-10-22 | Canfor Pulp Ltd. | Method and apparatus for controlling a cellulosic pulp process |
FI130301B (en) * | 2015-01-30 | 2023-06-09 | Metsae Fibre Oy | Monitoring the chemical load of wastewater in an industrial process |
CN106644969A (en) * | 2016-09-19 | 2017-05-10 | 华南理工大学 | In-situ determination method of carbohydrate dissolution quantity of chemical pulp in cold alkali impregnation process |
CN107515633B (en) * | 2017-09-07 | 2020-04-21 | 长沙理工大学 | Monitoring method for trehalose production by single enzyme method |
CN116297280B (en) * | 2023-05-22 | 2023-08-01 | 成都博瑞科传科技有限公司 | UCOD coefficient detection method and sensor for organic matters in water based on array spectrum |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA1277110C (en) * | 1986-05-07 | 1990-12-04 | Rudolf Patt | Method for cooking control of lignocelluloses by ftir spectroscopy |
JPH0235338A (en) * | 1988-05-31 | 1990-02-05 | Hercules Inc | Method for monitoring and controlling holding of chemical component in water/cellulose slurry to be treated |
US5121337A (en) * | 1990-10-15 | 1992-06-09 | Exxon Research And Engineering Company | Method for correcting spectral data for data due to the spectral measurement process itself and estimating unknown property and/or composition data of a sample using such method |
FI92742C (en) * | 1991-04-08 | 1994-12-27 | Keskuslaboratorio | Diagnosis of paper machine wet chemistry disorders |
US5242602A (en) * | 1992-03-04 | 1993-09-07 | W. R. Grace & Co.-Conn. | Spectrophotometric monitoring of multiple water treatment performance indicators using chemometrics |
JP3121917B2 (en) * | 1992-07-08 | 2001-01-09 | 住友重機械工業株式会社 | Pulp bleaching method with ozone |
US5282931A (en) * | 1992-07-08 | 1994-02-01 | Pulp And Paper Research Institute Of Canada | Determination and control of effective alkali in kraft liquors by IR spectroscopy |
US5470480A (en) * | 1994-05-09 | 1995-11-28 | Eka Nobel, Inc. | Process for treating waste water effluent |
SE9401718L (en) * | 1994-05-18 | 1995-11-19 | Eka Nobel Ab | Ways to determine the parameters in paper |
-
1994
- 1994-10-14 SE SE9403520A patent/SE503644C2/en unknown
-
1995
- 1995-10-10 PT PT95936485T patent/PT786082E/en unknown
- 1995-10-10 AT AT95936485T patent/ATE189062T1/en not_active IP Right Cessation
- 1995-10-10 US US08/817,359 patent/US5842150A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-10 AU AU38419/95A patent/AU3841995A/en not_active Abandoned
- 1995-10-10 DE DE69514673T patent/DE69514673D1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-10 EP EP95936485A patent/EP0786082B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-10 CA CA002202165A patent/CA2202165C/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-10-10 WO PCT/EP1995/004030 patent/WO1996012183A1/en active IP Right Grant
- 1995-10-13 ZA ZA958667A patent/ZA958667B/en unknown
-
1997
- 1997-04-09 NO NO19971620A patent/NO317398B1/en not_active IP Right Cessation
- 1997-04-09 FI FI971475A patent/FI117770B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE9403520L (en) | 1996-04-15 |
NO317398B1 (en) | 2004-10-25 |
ZA958667B (en) | 1996-05-22 |
CA2202165C (en) | 2002-10-01 |
DE69514673D1 (en) | 2000-02-24 |
EP0786082A1 (en) | 1997-07-30 |
AU3841995A (en) | 1996-05-06 |
EP0786082B1 (en) | 2000-01-19 |
ATE189062T1 (en) | 2000-02-15 |
FI971475A (en) | 1997-04-09 |
FI117770B (en) | 2007-02-15 |
PT786082E (en) | 2000-06-30 |
SE9403520D0 (en) | 1994-10-14 |
US5842150A (en) | 1998-11-24 |
CA2202165A1 (en) | 1996-04-25 |
FI971475A0 (en) | 1997-04-09 |
WO1996012183A1 (en) | 1996-04-25 |
NO971620L (en) | 1997-04-09 |
NO971620D0 (en) | 1997-04-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE503644C2 (en) | Ways to determine the content of organic material in effluents from pulp and paper mills | |
US11703494B2 (en) | Measuring device | |
SE503101C2 (en) | Ways of determining the wet strength of paper and process control means using the method | |
US5886347A (en) | Analytical method for multi-component aqueous solutions and apparatus for the same | |
Kovacs et al. | Water spectral pattern as holistic marker for water quality monitoring | |
US7755763B2 (en) | Attenuated total reflection sensor | |
De Beer et al. | Raman spectroscopy as a process analytical technology tool for the understanding and the quantitative in-line monitoring of the homogenization process of a pharmaceutical suspension | |
CN1126515A (en) | Process of measuring chemical and physical parameters for characterisation and classification of aqueous suspensions | |
Fardim et al. | Multivariate calibration for quantitative analysis of eucalypt kraft pulp by NIR spectrometry | |
EP1508031B1 (en) | A method and a spectrometer for quantitative determination of a constituent in a sample | |
Henriques et al. | Monitoring mammalian cell cultivations for monoclonal antibody production using near-infrared spectroscopy | |
EP3702758A1 (en) | Analysis method, analysis apparatus, printer, and print system | |
EP0578798A1 (en) | Device for analysing a medical sample. | |
O'Mahony et al. | Real-time monitoring of powder blend composition using near infrared spectroscopy | |
US20020060020A1 (en) | On-line deposition monitor | |
Cozzolino et al. | The use of correlation, association and regression to analyse processes and products | |
US20230102813A1 (en) | Open-loop/closed-loop process control on the basis of a spectroscopic determination of undetermined substance concentrations | |
US6421614B1 (en) | Photometer system for obtaining reliable data | |
Penzel et al. | A novel turbidity compensation method for water measurements by UV/Vis and fluorescence spectroscopy | |
WO2001004612A2 (en) | A method of determining the content of a component in a fluid sample and an apparatus therefor | |
US20230194416A1 (en) | Preparation method for preparing spectrometric determinations of at least one measurand in a target application | |
CN114184576A (en) | Industrial online measurement method and system based on molecular spectrum process | |
CN115427788A (en) | Method for determining optical path length through cuvette | |
Wang et al. | Research on Measurement Method of Sucrose Concentration by Short-Wave Near-Infrared Trans-Reflective Spectroscopy | |
van den Broeke et al. | The versatility of online UV/Vis-spectrometry-an overview |